JPH053240A - クリーン搬送方法及び装置 - Google Patents

クリーン搬送方法及び装置

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JPH053240A
JPH053240A JP3177803A JP17780391A JPH053240A JP H053240 A JPH053240 A JP H053240A JP 3177803 A JP3177803 A JP 3177803A JP 17780391 A JP17780391 A JP 17780391A JP H053240 A JPH053240 A JP H053240A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体関連製品等の加工、組み立てに必要な
被搬送物を汚染物質のないクリーン状態で移送する。 【構成】 シャッター41で開閉自在な移送口39を有
する真空クリーン室25を備えていて移動自在なクリー
ンボックス19と、シャッター40で開閉自在な移送口
17を有するプロセスチャンバー16を備えた処理部1
5とを各シャッターの閉成状態にて気密に結合して、各
移送口が面する密閉空間を形成し、該密閉空間を真空排
気後、前記真空クリーン室及び前記プロセスチャンバー
の各移送口を閉じていた各シャッターをそれぞれ開け、
前記密閉空間に対して各移送口を開口させた状態とし
て、被搬送物を移し変えることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体関連製品等の加
工、組み立てに必要な被搬送物を汚染物質のないクリー
ン状態で移送することが可能なクリーン搬送方法及び装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】図6及び図7は従来のクリーン搬送方法
を示す。これらの図において、部屋1は仕切壁2により
保守室3とクリーン室4とに区画されている。保守室3
は大気中に開放されており、半導体製造に必要な精密成
膜工程に使用する各種処理部(各種装置)5が配置され
ている。
【0003】一方、クリーン室4はクラス100〜10
(但し、クラス100とは1フィートの立方体中に0.5
μm以下の粉塵が100個以下のクリーン度であり、ク
ラス10は同じく10個以下のクリーン度を言う。)の
かなり良好なクリーン度に保たれている。このクリーン
室4の天井からはクラス100〜10に対応したフィル
タFを介し空気流が吹き下げられグレーチング状態(穴
あき状態)の床面7より排気されるようになっている。
そして、このクリーン室4内に、クラス10〜1(但
し、クラス1とは1フィートの立方体中に0.5μm以下
の粉塵が1個以下のクリーン度を言う。)の極めて良好
なクリーン度に保たれたクリーンシャトル6が移動自在
に配置されている。前記各種処理部5の移送口は前記仕
切壁2のクリーン室側の壁面に開口しており、この開口
周辺部Pは局所的にクラス10〜1のクリーン度に保た
れている。
【0004】前記クリーンシャトル6と処理部5との間
における半導体ウエハー等の被搬送物Wの受け渡しは、
図7に示すごとく、被搬送物Wをクリーンシャトル6よ
り処理部移送口近傍の局所的にクラス10〜1となって
いる開口周辺部Pを通して処理部5のロードロック室
(予備真空室)8に入れ、処理部側移送口のシャッターを
閉じて予備真空室内を真空排気して処理部5のプロセス
チャンバー(真空チャンバー)9内に搬入するようにし
ている。
【0005】また、他の従来技術として図8に示すマル
チチャンバーシステムと呼ばれるものがある。この場
合、半導体ウエハー等の被搬送物の出し入れのための1
個のロードロック室をスパッタ、CVD、エッチング等
のプロセスを実施する処理部CH1、CH2、CH3に
共用したものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図6及び図
7に示した従来のクリーン搬送方法の場合、クリーン度
のかなり良いクラス100〜10の比較的広いクリーン
室4が必要であり、この広いクリーン室内を適正なクリ
ーン度を維持するための設備に費用がかかる。また、プ
ロセスチャンバー9を備えた処理部側に被搬送物を受け
入れるためのロードロック室8を設けることが必要であ
り、ロードロック室の真空排気が必要不可欠となり、処
理部側の構造も複雑とならざるを得ない。さらに、クリ
ーン度を向上させたとしてもクリーンシャトル6内部及
び移送口の開口周辺部Pの浮遊粉塵個数を実質的に零に
するのは困難である。また、クリーンシャトル6と処理
部5との間の被搬送物の受け渡しの際に行なわれるロー
ドロック室8での真空排気及び大気導入において、気圧
の急な変動により内部に気流が生じて塵埃や不純物(水
分、その他の不純ガス)が飛散しやすく、被搬送物が汚
染される恐れがある。
【0007】また、図8のマルチチャンバーシステムと
呼ばれるクリーン搬送方法では、処理部の数を多くでき
ないし、配置に自由度がなく、保守が困難となる嫌いが
ある。
【0008】そこで本発明は、上記の点に鑑み、クリー
ン環境を安定的に維持しつつ、半導体ウエハー等の被搬
送物をプロセスチャンバーを有する各種処理部に移送可
能で高精度な薄膜形成プロセス等に適用可能なクリーン
搬送方法及び装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のクリーン搬送方法は、シャッターで開閉自
在な移送口を有する真空クリーン室を備えていて移動自
在なクリーンボックスと、シャッターで開閉自在な移送
口を有するプロセスチャンバーを備えた処理部とを各シ
ャッターの閉成状態にて気密に結合して、各移送口が面
する密閉空間を形成し、該密閉空間を真空排気後、前記
真空クリーン室及び前記プロセスチャンバーの各移送口
を閉じていた各シャッターをそれぞれ開け、前記密閉空
間に対して各移送口を開口させた状態として、被搬送物
を移し変えるようにしている。
【0010】また、本発明のクリーン搬送装置は、シャ
ッターで開閉自在な移送口を有する真空クリーン室を備
えていて移動自在なクリーンボックスと、シャッターで
開閉自在な移送口を有するプロセスチャンバー備えた処
理部とを具備し、前記クリーンボックスと前記処理部と
は結合時にそれぞれの移送口が面する気密な密閉空間を
構成し、前記処理部又はクリーンボックスのいずれかに
前記密閉空間を真空排気する真空排気手段を設けた構成
としている。
【0011】
【作用】本発明のクリーン搬送方法及び装置において
は、クリーンボックスの真空クリーン室(例えば真空度
1Torr以下が好ましい)と、各種成膜処理等を行う処理
部(各種装置)のプロセスチャンバーとの結合時に、両
者の移送口の間に気密な密閉空間を構成し、その密閉空
間を真空排気した状態で前記移送口を閉じていたシャッ
ターを開けて、前記密閉空間に対して各移送口を開口さ
せた状態として被搬送物を移し変えるので、クリーンボ
ックス側真空クリーン室と処理部側プロセスチャンバー
の内部に気圧変化を生じさせることなく高真空を維持す
ることができる。このため、内部の塵埃や不純物の飛散
及びそれらの混入を防止することができ、半導体ウエハ
ー等の被搬送物をクリーン環境を安定的に維持しつつ移
し変えることができ、歩留りの向上が可能で高精度な薄
膜形成プロセス等にそのまま利用可能である。また、プ
ロセスチャンバーを有する処理部側に従来必要であった
ロードロック室等は不要であり、プロセスチャンバーを
有する処理部側の構造も簡略化できる。また、クリーン
ボックスが移動する室内のクリーン度はそれほど良好な
ものは要求されず、クラス10,000程度(但し、クラ
ス10,000とは1フィートの立方体中に0.5μm以
下の粉塵が10,000個以下のクリーン度を言う。)の
簡易クリーンルームで良く、従来の高クラス・クリーン
ルームを設ける場合に比べ、グレーチング状床面等が不
要で設備が簡単であるため、コストダウンが可能であ
る。さらに、従来のマルチチャンバーシステムに比べ、
処理部の配置数や交換に制約がなく、多品種少量生産の
ためのフレキシビリティーを確保することができる点で
優れている。
【0012】
【実施例】以下、本発明に係るクリーン搬送方法及び装
置の実施例を図面に従って説明する。
【0013】図5において、部屋11は仕切壁12によ
り大気中に開放された保守室13とこれよりもややクリ
ーン度の高い簡易クリーン室14とに隔離されている。
保守室13には半導体製造に必要な精密成膜工程等に使
用する各種処理部(各種装置)15が配置されており、
保守室13の外にクリーンストッカー30が配置されて
いる。各種処理部15は成膜等に使用するプロセスチャ
ンバーを備えている。前記簡易クリーン室14はクラス
10,000程度のクリーン度で良く、従来の図7に示
すごときグレーチング状の床等は不要で簡単な防塵設備
を施した程度のもので良い。そして、各種処理部15は
一部が仕切壁12から簡易クリーン室14内に突出する
ように配置されており、それぞれ簡易クリーン室14内
に対面する側に移送口17が設けられている。
【0014】この簡易クリーン室14には、床面に各種
処理部15の配列方向と平行に搬送レール20が固定さ
れており、クリーンボックス19を搭載した搬送台18
が前記搬送レール20上を走行することで所要の位置に
前記クリーンボックス19を移動できるようになってい
る。また、前記搬送台18の搭載面にはクリーンボック
ス19が載置される搭載レール21が前記搬送レール2
0と直交して固定されており、各種処理部15と搬送レ
ール20の間には前記搭載レール21と平行かつ同じ高
さにガイドレール22がそれぞれ固定されている。ガイ
ドレール22は搭載レール21と同じ幅でクリーンボッ
クス19を各種装置側移送口17に対向させ得るように
設けられており、搭載レール21及びガイドレール22
を位置合わせして実質的に連続させることでそれぞれの
移送口17に対する誘導路が構成され、前記クリーンボ
ックス19がその誘導路を走行することで搬送台18と
各種処理部15の間を移動できる。なお、前記クリーン
ボックス19には、搭載レール21とガイドレール22
上を走行する車輪が設けられているとともに、搬送台1
8に搭載されて搬送レール20上を搬送される際に搭載
レール21上で停止(固定)するための停止手段を有して
いる。このように、簡易クリーン室14は被搬送物を内
蔵したクリーンボックス19を移送するための搬送室と
して利用される。
【0015】図1乃至図4において、前記各種処理部1
5は、プロセスチャンバー(真空チャンバー)16を内
蔵しており、該プロセスチャンバー内に精密成膜工程等
を実施するためのホルダー23やその他の手段が配置さ
れ、ホルダー23上に被搬送物としての基板24を載置
して所要の工程を実行するようになっている。各種処理
部15のクリーンボックス19への突き合わせ面には、
移送口17が設けられ、該移送口17はシャッター40
で開閉自在となっている。また、各種処理部15の前記
突き合わせ面には充分なシャッター40の移動量を確保
できる大きさを有するシャッター開閉凹部42が形成さ
れ、該シャッター開閉凹部42を取り囲む如くフランジ
45が設けられる。
【0016】前記クリーンボックス19は、内部に真空
クリーン室25とストック室26とを有しており、底面
側に前記搭載レール21及びガイドレール22上を走行
するための車輪27が設けられている。真空クリーン室
25とストック室26は一つの空間を隔壁穴28を有す
る隔壁29により分割して構成されており、両室内は常
に同じ気圧になっている。真空クリーン室25内には基
板24を移載するためのロボットアーム31が配置され
ている。ストック室26内には基板24を支持するため
の棚部32が設けられており、該棚部32は多数の基板
24を間隔をおいて積み上げるように支持できる構造に
なっている。前記ロボットアーム31は、基板24を保
持してストック室26と各種処理部15のプロセスチャ
ンバー16との間を移動させるもので、昇降伸縮自在に
なっている。ロボットアーム31を回転昇降駆動するた
めの回転昇降駆動部33は真空クリーン室25の外部の
クリーンボックス19内に配置固定されている。前記ロ
ボットアーム31は、前記回転昇降駆動部33の回転昇
降軸34に固定されている第1アーム35、その第1ア
ーム35先端に伸縮自在に取り付けられている第2アー
ム36、その第2アーム36の先端に伸縮自在に取り付
けられている第1フィンガー37及びその第1フィンガ
ー37先端に伸縮自在に取り付けられている第2フィン
ガー38で構成されている。第1アーム35、第2アー
ム36、第1フィンガー37及び第2フィンガー38は
それぞれ伸縮自在になっており(図中の一点鎖線が伸縮
支点)、回転昇降軸34の昇降により上下方向に昇降
し、最上部の第2フィンガー38を任意の位置に移動さ
せ得るようになっている。
【0017】また、クリーンボックス19の各種処理部
15への突き合わせ面には、各種処理部15の移送口1
7と対向する移送口39が設けられており、移送口39
にもシャッター41が開閉自在に設けられている。図示
していないが、シャッター40と処理部15側の移送口
17との間及びシャッター41とクリーンボックス側移
送口39との間にはそれぞれ気密封止するためのOリン
グ等が設けられており、両シャッター40,41の周囲
には当該シャッターを上下方向に摺動自在に支持しかつ
脱落を防止するためのガイドが設けられている。但し、
各種処理部15とクリーンボックス19とが分離した状
態では、プロセスチャンバー16と真空クリーン室25
の高真空と外部の大気圧との気圧差によってシャッター
40,41が押されて移送口17,39を気密封止し、シ
ャッター40,41は摺動しない。前記クリーンボック
ス19の前記突き合わせ面には前記移送口39を取り囲
む如くフランジ43が形成され、前記各種処理部15側
のフランジ45に形成された位置決め用嵌合穴46に嵌
合する位置決め用凸部44が前記フランジ43に設けら
れている。そして、両方のフランジ43,45が気密に
突き合わされたときに、各種処理部側の前記シャッター
開閉凹部42は、クリーンボックス19の突き合わせ面
で気密封止されて両方の移送口17,39の間に密閉空
間Cを構成するようになっており、シャッター開閉凹部
42の下部に開口した真空排気通路46から各種処理部
側に設置された真空ポンプ等の真空排気系により前記密
閉空間Cを真空排気するようになっている。
【0018】前記各種処理部15にはシャッター40に
連結しているシャッター開閉装置が設けられている。す
なわち、シャッター開閉装置は各種処理部側に取り付け
られたエアシリンダー48により昇降自在になっていて
るロッド49とそのロッド49先端に固定されている係
合部材50とで構成されている。シャッター40,41
の下端部にはそれぞれ係合凸部51が形成されており、
前記係合部材50の両端に形成されている係合凹部52
とそれぞれ係合自在になっている。各種処理部15側の
シャッター40は常にその係合凸部51と係合部材50
の係合凹部52とが係合しており、一体的に連結されて
いる。クリーンボックス19側のシャッター41は、ク
リーンボックス19が各種処理部15と結合したときに
前記係合部材50と連結される。係合部材50と係合し
て一体になった両シャッター40,41は、ロッド49
が昇降することで同時に移送口17,39を開閉する二
重ゲート弁の構造を成す。
【0019】なお、前記各種処理部15が内蔵するプロ
セスチャンバー16及びクリーンボックス19が内蔵す
る真空クリーン室25並びにストック室26の内部の真
空度は1Torr以下のクリーンな状態に設定されている。
ここで、各種処理部15はプロセスチャンバー16内を
真空排気するための真空ポンプ等の真空排気系をそれ自
体が有しており、クリーンボックス19は前記クリーン
ストッカー30に配置した真空排気手段により使用開始
時に内部の真空クリーン室25及びストック室26を真
空排気しておく。
【0020】被搬送物である半導体ウエハー等の基板2
4の搬送は次のようにして実行する。まず、クリーンボ
ックス19の内部の真空クリーン室25及びストック室
26を予め真空排気して浮遊粉塵が実質的に零となって
いる状態で図1のように基板24をロボットアーム31
を用いて、クリーンボックス19内のストック室26の
棚部32に保持させておく(例えばクリーンストッカー
30から移しておく。)。クリーンボックス19は搬送
台18上に搭載され、搬送レール20上を移動し選択さ
れた特定の処理部15に対向配置される。そして、クリ
ーンボックス19は搭載レール21及びガイドレール2
2上を走行移動し、図2の如くそれぞれの移送口17,
39を対向させて処理部15とクリーンボックス19の
突き合わせ面を近接させ、位置決め用嵌合凸部44と係
合穴46とを嵌合させて位置決めしながら両者のフラン
ジ43,45を圧接し気密封止する。これにより、突き
合わせ面間の空気を閉じ込めた状態とし、両移送口1
7,39の間に密閉空間Cが構成され、クリーンボック
ス19側のシャッター41がシャッター開閉装置の係合
部材50と連結して前記密閉空間C内に二重ゲート弁が
構成される。そして、各種処理部15側の真空排気系を
用いて該密閉空間Cをプロセスチャンバー16及び真空
クリーン室25と同レベルにまで真空排気を行いクリー
ンな状態にする。この真空排気後、シャッター開閉装置
のロッド49を降下させてクリーンボックス19及びプ
ロセスチャンバー16のそれぞれの移送口17,39を
閉じていたシャッター40,41を開けて、図4に示す
ように前記密閉空間Cに対して各移送口17,39を開
口させた状態にする。クリーンボックス側のストック2
6室に保持されている基板24の取り出しは図3に示す
ように上記密閉空間Cの真空排気中あるいは真空排気後
に行なわれ、プロセスチャンバー16のホルダー23上
への基板24の移載は図4の如くシャッター40,41
を開いた後で行なわれる。
【0021】基板24のプロセスチャンバー16内への
移し変えが完了するとロボットアーム31を元の状態に
戻し、シャッター開閉装置のロッド49を上昇させて開
いていた移送口17,39をシャッター40,41で閉じ
る(図2の状態、ただし基板24はプロセスチャンバー
16内にある)。そして、密閉空間C内に大気を導入し
て外部の気圧と同じにする。この際、シャッター40,
41はそれぞれの移送口17,39を再び気密封止す
る。それから、各種処理部15とクリーンボックス19
を分離する。クリーンボックス19は、ガイドレール2
2から搭載レール21上を走行移動して搬送台18上に
戻り、次に選択された各種処理部15まで移動する。
【0022】なお、上記実施例では、クリーンボックス
から各種処理部へ被搬送物としての基板を移送する場合
を説明したが、各種処理部内からクリーンボックス内へ
の被搬送物の移し変えも上記実施例のように各種処理部
とクリーンボックスとを気密に連結し、各移送口17,
39が面する密閉空間Cを真空排気後、各移送口17,
39のシャッター40,41を開いた状態において同様
に行うことができる。
【0023】なお、クリーンストッカー30は、内部の
クリーン度が高く維持されており、内部の圧力を大気圧
から真空にまで自在に変化することができ、上記各種処
理部15と同様の移送口17等を有するものである。ま
た、クリーンストッカー30の前方位置にもガイドレー
ル22が配設されている。このクリーンストッカー30
は加工前の基板をクリーンボックス19に供給したり、
あるいは特定の処理部のみの処理が終了した加工途中の
基板や、すべての加工が終了した基板をクリーンボック
ス19から受け入れ、一時的に保管したりするものであ
る。なお、このクリーンストッカー30にはウエットボ
ックス60が連結可能で、ウエットボックス60で湿式
工程に移送できるようになっている。
【0024】上記実施例によれば、シャッター40,4
1は密閉空間Cを真空にした状態で同時に外れるから、
シャッター開閉に伴う空気リークはない。また、各種処
理部15とクリーンボックス19を結合して構成する密
閉空間Cは、各種処理部15側のプロセスチャンバー1
6及びクリーンボックス19側の真空クリーン室25並
びにストック室26と同レベルの高真空にするので、図
4の如くプロセスチャンバー16と真空クリーン室25
及びストック室26とを連通させても真空度はほとんど
劣化することなく、真空排気系を有しないクリーンボッ
クス19を引き続き次の被搬送物の移送に利用すること
もできる。また、クリーンボックス19側の移送口39
を開閉するシャッター41の開閉手段を各種処理部15
側に配置していることと、密閉空間Cの真空排気手段を
各種処理部15側に設ける構成としクリーンボックス1
9は真空排気手段を持たず搬送用途のみに使用している
ので、クリーンボックス19の構造を簡略化でき軽量化
が図れる。また、シャッター40,41及びこの開閉機
構は真空クリーン室25の外部に配置すればよく、真空
クリーン室25の容積を小さくすることができ、表面積
を減じて真空維持時間を長くできる。さらに、クリーン
ボックス19と各種処理部15(プロセスチャンバー)の
数は適宜増減可能であるとともに、クリーンボックス1
9は搬送台18により複数の各種処理部15へ移動自在
なので、各種処理部15の配置を変えることなく様々な
工程に対応することが可能であり、多品種少量生産のた
めのフレキシビリティを充分確保することができる。
【0025】なお、上記実施例では、クリーンボックス
19は、他の別の所(クリーンストッカー30)に配置し
た真空排気系により使用開始時に内部の真空クリーン室
25及びストック室26を真空排気しておく構成とした
が、クリーンボックス自体が真空排気系を有する構成に
しても良い。また、クリーンボックス19側に密閉空間
45の真空排気系を設ける構成としてもよい。さらに、
クリーンボックス19側にシャッター開閉凹部42を形
成しておき、シャッター40,41の開閉手段をクリー
ンボックス19側に設けることもできる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のクリーン
搬送方法及び装置によれば、クリーンボックスの移送口
と各種処理部側のプロセスチャンバーの移送口の間に真
空の密閉空間を構成するため、移送口を開閉してもクリ
ーンボックスとプロセスチャンバーの内部に気圧変化を
生じさせることなく高真空の状態を維持できるので内部
の塵埃や不純物の飛散及び混入を防止することができ、
粉塵の浮遊していないクリーン環境を安定に保ちながら
半導体ウエハー等の被搬送物の搬送が可能である。ま
た、従来必要であったロードロック室等は不要であり、
プロセスチャンバーを有する処理部側の構造も簡略化で
きる。このため高精度な膜厚形成プロセス等に適用可能
であり、今後の半導体等の超精密素子の製造にも充分対
応可能であり、ひいては製造上の歩留まりの向上及びコ
スト低減を図ることができる。また、クリーンボックス
やプロセスチャンバーの数は適宜増減でき、配置も変更
することが可能であり、多品種少量生産のためのフレキ
シビリティを充分確保することができ、更に、クリーン
ボックスが移動する室内は比較的クリーン度が低くて良
いから、設備が簡単となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例におけるクリーンボックス及び
処理部側の構造を示すものであって、連結前の状態を示
す側断面図である。
【図2】同連結状態を示す側断面図である。
【図3】同連結状態でクリーンボックスから被搬送物を
移送しようとする状態を示す側断面図である。
【図4】同連結状態で移送口のシャッターを開いて被搬
送物を処理部側へ搬送した状態を示す側断面図である。
【図5】実施例を示す平面図である。
【図6】従来のクリーン搬送方法の1例を示す平面図で
ある。
【図7】同側面図である。
【図8】従来のマルチチャンバーシステムを示す平面図
である。
【符号の説明】
11 部屋 12 仕切壁 14 簡易クリーン室 15 各種処理部 16 プロセスチャンバー 17,39 移送口 19 クリーンボックス 25 真空クリーン室 26 ストック室 40,41 シャッター 42 シャッター開閉凹部 48 エアシリンダー 49 ロッド 50 係合部材 C 密閉空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 英昭 東京都中央区日本橋一丁目13番1号テイー デイーケイ株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シャッターで開閉自在な移送口を有する
    真空クリーン室を備えていて移動自在なクリーンボック
    スと、シャッターで開閉自在な移送口を有するプロセス
    チャンバーを備えた処理部とを各シャッターの閉成状態
    にて気密に結合して、各移送口が面する密閉空間を形成
    し、該密閉空間を真空排気後、前記真空クリーン室及び
    前記プロセスチャンバーの各移送口を閉じていた各シャ
    ッターをそれぞれ開け、前記密閉空間に対して各移送口
    を開口させた状態として、被搬送物を移し変えることを
    特徴とするクリーン搬送方法。
  2. 【請求項2】 シャッターで開閉自在な移送口を有する
    真空クリーン室を備えていて移動自在なクリーンボック
    スと、シャッターで開閉自在な移送口を有するプロセス
    チャンバーを備えた処理部とを具備し、前記クリーンボ
    ックスと前記処理部とは結合時にそれぞれの移送口が面
    する気密な密閉空間を構成し、前記処理部又はクリーン
    ボックスのいずれかに前記密閉空間を真空排気する真空
    排気手段を設けたことを特徴とするクリーン搬送装置。
  3. 【請求項3】 前記処理部又はクリーンボックスのいず
    れかに両方のシャッターを開閉する開閉手段を設けた請
    求項2記載のクリーン搬送装置。
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